Паровая камера представляет собой плоский, на вид, объект с плотно прилегающими друг к другу крышками сверху и снизу, поддерживаемый медной колонной. Верхняя и нижняя медные пластины паровой камеры изготовлены из бескислородной меди, обычно в качестве рабочей жидкости используется чистая вода, а капиллярная структура выполнена из спеченного медного порошка или медной сетки. Поскольку паровая камера сохраняет свои плоские характеристики, форма внешнего профиля зависит от условий эксплуатации модуля теплоотвода, и нет ограничений по углу наклона. В практическом применении разница температур между двумя точками на пластине может быть менее 10℃, а теплопроводность к источнику тепла более равномерна, чем при использовании теплопровода, отсюда и название вакуумной камеры. Обычная паровая камера имеет тепловое сопротивление 0,25℃/Вт и применяется в диапазоне температур от 0℃ до 100℃.

Принцип работы паровой камеры аналогичен принципу работы теплопроводника и включает в себя теплопроводность, испарение, конвекцию и затвердевание. Паровая камера представляет собой двухфазное жидкостное устройство, в котором чистая вода впрыскивается в заполненный микроструктурой контейнер. Тепло из внешней высокотемпературной зоны передается по теплопроводности в пластину, расположенную вблизи источника тепла вокруг воды, которая быстро поглощает тепло, газифицируясь в пар и отводя большое количество тепловой энергии. Используя скрытую теплоту водяного пара, когда пар внутри пластины диффундирует из области высокого давления в область низкого давления (то есть, в область низкой температуры), при контакте пара с более низкой температурой внутренней стенки водяной пар быстро конденсируется в жидкость и выделяет тепловую энергию. Конденсированная вода возвращается к источнику тепла за счет капиллярного действия микроструктуры, завершая цикл теплопередачи и образуя двухфазную циркуляционную систему, в которой сосуществуют вода и водяной пар. Испарение воды в вакуумной камере продолжается, и давление в камере уравновешивается изменением температуры. При работе с водой при низких температурах значение её теплопроводности низкое, но поскольку вязкость воды изменяется с температурой, паровая камера может работать и при 5℃ или 10℃. Так как обратный поток жидкости происходит за счёт капиллярных сил, паровая камера менее подвержена влиянию гравитации, и пространство для проектирования системы может быть использовано под любым углом. Вакуумная камера не требует источника питания или каких-либо движущихся компонентов и представляет собой полностью герметичное пассивное устройство.

В отличие от тепловой трубки, в охладителе с паровой камерой сначала создается вакуум, а затем в него впрыскивается чистая вода для заполнения всей микроструктуры. В качестве наполнителя используется не метанол, спирт, ацетон и т. д., а дегазированная чистая вода, что исключает экологические проблемы и повышает эффективность и долговечность нагреваемой пластины. В вакуумной камере используются два типа микроструктур: порошковая спекание и многослойная медная сетка, оба имеют одинаковый эффект. Однако качество порошковой спекаемой микроструктуры трудно контролировать, в то время как многослойная медная сетка с диффузионной сваркой медного листа и медной сетки над и под пластиной имеет лучшую однородность размера пор и управляемость, чем порошковая спекаемая микроструктура, и ее качество более стабильно. Более высокая однородность обеспечивает более плавный поток жидкости, что позволяет значительно уменьшить толщину микроструктуры и толщину вакуумной камеры; в промышленности для теплопередачи мощностью 150 Вт используется пластина толщиной 3,00 мм. Поскольку качество спеченной медной пластины сложно контролировать, обычно требуется дополнительное охлаждение всего модуля за счет конструкции теплопроводников. Многослойная медная сетка, скрепленная методом диффузии, обладает той же прочностью сцепления, что и основной металл, благодаря высокой воздухонепроницаемости, не требует пайки и исключает образование микроструктурных блоков в процессе склеивания. Качество изготовленной вакуумной камеры лучше, а срок службы дольше. В случае протечки после процесса диффузионной сварки, отверстие можно отремонтировать с помощью оборудования тяжелой промышленности. Многослойная медная сетка разделена методом диффузии, и медные ячейки с меньшими отверстиями соединены вблизи источника тепла. Многослойная конструкция позволяет быстро пополнять запас чистой воды в зоне испарения, обеспечивая более плавную циркуляцию по всей пластине. Более совершенная микроструктурная модульная конструкция позволяет создавать региональные решения и может использоваться в системах теплоотвода с несколькими источниками тепла. Таким образом, тепловой поток на единицу площади вакуумной камеры, спроектированной с использованием диффузионного соединения и региональной иерархии, значительно увеличивается, а эффект теплопередачи лучше, чем у вакуумной камеры со спеченной микроструктурой. Комбинация паровой камеры с литым под давлением и теплопроводом в основном одинакова по принципу и теоретической основе, но отличается размерами, методом изготовления, вакуумированием и процедурой впрыскивания воды. Паровая камера обладает преимуществами низкого теплового сопротивления, равномерного теплового потока, быстрого распространения тепла и малого веса.